A lo Star Wars: Esta mesa crea químicamente objetos de luz en 3D

Este caballo es la mascota de la SMU, animada en la prueba de proyección de imágenes con volumen (SMUVideo/YouTube).

Las figuras del ajedrez galáctico a bordo del Halcón Milenario en Star Wars o incluso el deslumbrante espectáculo del holodeck de Star Trek fueron la inspiración de Alexander Lippert, químico de la Universidad Metodista del Sur de Dallas (SMU), quien ha desarrollado con su equipo una mesa para la proyección de imágenes en 3D, posible mediante la estructuración química de la luz.

La nueva tecnología, descrita en un artículo publicado en Nature Communications, emplea moléculas que cambian de un estado de fluorescencia a uno de no-fluorescencia dependiendo de la presencia o ausencia de luz ultravioleta. Las imágenes resultantes no apelan a la perspectiva lineal o a la disparidad binocular para dar la impresión de tener volumen: a diferencia de lo que vemos en una pantalla en 3D, al mirar lo proyectado por el dispositivo de Lippert, lo verá con volumen desde cualquier ángulo, sin necesidad de ningún accesorio, como lentes de tercera dimensión.

El Light Pad 3D —como se ha bautizado al dispositivo— fue posible luego de que los científicos lograran ajustar la tasa de desvanecimiento térmico de las moléculas (llamadas de “fotointerruptores” como si contaran con botón de encendido y apagado) mediante la adición de la base química amina trietilamina. Ello activaba el fotointerruptor de súbito generando emisiones de luz de la intersección de dos haces de luz diferentes en una solución de tinte fotoactivable.

"Sin una base, la activación con luz UV tarda minutos y hasta horas en decaer y apagarse, lo cual es un problema si estás tratando crear animaciones. Queríamos que la velocidad de reacción con la luz UV fuera muy rápida, lo que requería que la velocidad de desconexión fuera también muy rápida".

Desarrollo del dispositivo

El prototipo construido constó de una cámara de vidrio de cuarzo para la proyección de las imágenes, construida a la medida, de 50 milímetros por 50 milímetros por 50 milímetros. En su interior se desplegó un disolvente líquido, el diclorometano, como la matriz en la que se disuelve la N-fenil spirolactama rodamina, el sólido, colorante cristalino blanco.

Luego, empleando un proyector de procesamiento de luz digital (DLP) común y corriente, proyectaron patrones de luz en la caja, para estructurarla dos dimensiones. El proyector emite la luz visible, digamos verde y con forma de cuadrado, a través de espejos microscópicos; mientras que la luz UV (que alumbra el diclorometano, el líquido que ocupa la caja y sobre el cual se proyectan las imágenes) proviene de una serie de barras de luz de un proyector de diodos emisores de 385 nanómetros, dispuesto al lado opuesto (del proyector).

Donde ambos haces de luz se entrecruzaban y mezclaban, se mostraba un patrón de cuadrados bidimensionales apilados a través de la cámara. Los juegos de filtros optimizados eliminaron la luz de fondo azul y permitieron que sólo pasara la luz roja.

Para obtener una imagen 3D estática, modelaron la luz en ambas direcciones, con un triángulo proyectado desde la luz UV y otro verde, desde la visible, del proyector, creando una pirámide en la intersección, dijo Lippert. A partir de ello, el equipo pudo recrear varias animaciones, incluyendo una del caballo de carreras Peruna, mascota de SMU.

Posibilidades de la nueva tecnología

"Por una inversión realmente modesta [menos de US$5.000] hemos hecho algo que puede competir con sistemas más costosos de US$100.000", dijo Lippert. "Creemos que podemos optimizar esto y bajarlo a un par de miles de dólares o incluso menos."

El Light Pad 3D puede generar más de 183.000 voxels (píxeles con volumen), aunque aumentar sus dimensiones debe acrecentar el número de voxels en millones -igual al número de espejos en las matrices de micromirror DLP.

Para su exhibición, los investigadores de SMU quisieron la resolución más alta posible, medida en términos del espaciamiento mínimo entre cualesquiera dos barras. Alcanzaron 200 micras, que se compara favorablemente a 100 micras para una pantalla de televisión estándar o 200 micras para un proyector.

El objetivo ahora es abandonar la pantalla líquida llenada con disolvente y desarrollar un cubo sólido para ello. El método sería útil en una variedad de campos, desde la imagen biomédica, la educación y la ingeniería, a la televisión, películas, videojuegos y mucho más.

Hans Huerto

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